合金相を含む燃料デブリの安定性評価のための基盤研究,6; ウラン-ジルコニウム-ステンレス鋼系模擬デブリの合成と構造解析

Research on the stability of fuel debris consisting of oxides and alloys, 6; Synthesis and structure analysis of simulated fuel debris in the UO-Zr-SS system

秋山 大輔*; 桐島 陽*; 佐藤 修彰*; 佐々木 隆之*; 渡邉 雅之   ; 熊谷 友多   ; 日下 良二  

Akiyama, Daisuke*; Kirishima, Akira*; Sato, Nobuaki*; Sasaki, Takayuki*; Watanabe, Masayuki; Kumagai, Yuta; Kusaka, Ryoji

福島第一原子力発電所事故では、構造材と溶融した燃料が高温で反応し合金相を含む燃料デブリが形成されたとみられる。今後、取出しや処理,処分に際して、生じた燃料デブリの性状を予測することが重要となる。そこで、本研究ではZrとステンレス鋼の構成元素を含む模擬燃料デブリを調製し、XRD及びSEM-EDXを用いて構造解析及び組成分析を行い、加熱温度,加熱時間,雰囲気の依存性を評価した。Ar雰囲気1200CではUO-Zr-SUS系模擬デブリは加熱前後の相関係に変化は見られなかったが、1600Cで加熱後UOはUOに酸化し、さらにZrが酸化してZrO及びZrO相が確認された。一方、Ar+2%O雰囲気ではUOは1200CではUOに、1600CではUOを生成し、ZrはZrO及びZrO相に酸化された。また、UO-SUS系と比較すると、1200C酸化雰囲気で複合酸化物相のUFeO相の生成が確認されたが、UO-Zr-SUS系では確認されなかった。これはUOが、Zrが酸化して生成したZrOと反応し安定化したために、UFeO相は確認されなかったと考えられる。

The melted nuclear fuel on the 1F accident, reacted with structural materials. It is believed that the reacted nuclear fuel transformed to fuel debris including alloy phases. Therefore, it is important for the removal, the treatment and the disposal of fuel debris to predict the properties of their chemical stabilities. In this study, we synthesized simulated fuel debris including Zr and elements in stainless steel, analyzed structure and component by XRD and SEM-EDX, and evaluated dependency of heating temperature, heating period and atmospheric condition.